ホエイプロテイン加水分解物が乳児の腸内細菌叢に及ぼす影響

周産期、乳幼児、病気療養中の方の栄養学的アプローチにおいて、様々な側面から摂取の重要性が説かれているホエイプロテイン。

今回のブログは、ホエイプロテインが乳児の腸内環境、そして成長過程における健康にどのように影響するのかを検討したデータを簡単にまとめてみたい。

腸内細菌叢の

ホエイタンパク（WP）は必須アミノ酸やその他の栄養素の豊富な供給源として、母乳の代わりに広く使用されている乳児用粉ミルク（IF）に含まれている。
乳幼児に牛乳アレルギーが多くみられることから、WP加水分解物（WPH）は低アレルギー性乳製品として用いられている。
さらに、人口ミルク（IF）は、より高い消化管輸送率、胃食道逆流率の低さ、より高吸収な完全経腸栄養によって早産児に対してより良い摂食耐性を誘導するようだ。
近年では、加水分解されたWPを用いたIFが健康な成育期の乳児の成長をサポートすることが証明されている。

しかし、WPHが乳児の腸内細菌叢に及ぼす影響を評価した研究はほとんどない。

ヒトの腸内細菌叢は、出産パターン、食事、遺伝、抗生物質、プレバイオティクスなどの膨大な要因によって影響を受ける。
出生後約３年から５年〜成人期の比較的安定した段階まで、腸内細菌叢では微生物の構成が迅速に変化する可能性がある。このような早期の変化は、脳や行動にも長期的な影響を及ぼすと考えられる。

生後早期にIFを導入すると（授乳中に少量与えられたとしても）、新生児の腸内細菌叢のコロニー形成と増殖に干渉することが分かっている。

リンクの研究は、乳児の糞便をから５種類のプロバイオティクス株を培養することで、Hilmar™（WP由来の市販品）乳清タンパク質加水分解物（WPH）が乳児の腸内細菌叢に及ぼす影響を評価し、成人と比較して変動が大きい乳幼児の腸内細菌叢に対するWPの潜在的な影響を評価することを目的としたもの。

１〜３歳の正常な乳児の糞便を用い、静的消化モデルおよび糞便培養発酵により大腸発酵をシミュレート。
試験管内発酵中、短鎖脂肪酸（SCFA）濃度の測定と１６S rRNAアンプリコンシークエンスが行われ、WPHのプレバイオティクスとしての可能性を評価するために、培養したプロバイオティクスの成長曲線も解析。

WPHの添加によって、発酵中のpHの低下に加えて、SCFA産生量が有意に増加し、プロテオバクテリア、バクテロイデス、ストレプトコッカスの相対量も増加。
WPH添加サンプルにおけるファーミキューテス/バクテロイデスの比率が低いことから、WPHが腸内細菌叢をポジティブに調節し、乳児のエネルギーバランスと代謝に有益である可能性が示唆された。

また、培養中のプロバイオティクス（特にラクトバチルス アシドフィルス NCFM）に対するWPHの刺激効果はプレバイオティクスとしての可能性も示唆。

上記の結果は、WPHが必須アミノ酸を豊富に含むだけでなく、乳児の腸内細菌叢を回復させる可能性を持つ貴重な栄養補助食品であることを明らかにしたと結論。

wIn Vitro Gut Fermentation of Whey Protein Hydrolysate: An Evaluation of Its Potential Modulation on Infant Gut Microbiome


・コラーゲン、ソルガム粉、小麦、ピーナッツ、黒豆、キマメなどの一般的なタンパク質源と比較して、WPタンパク質が完全に加水分解され、EAA/NEAA比が最も高いことが示された。
WPは分岐鎖アミノ酸（BCAA）とトリプトファンの良好な供給源として機能するという報告は多い。

・WPは免疫系と筋肉合成に有益な効果を持つ可能性があり、乳児の健康に役立つ可能性がある。
BCAA高含有量は、筋肉のタンパク質合成を促進する一方、リジンとアルギニンの高含有量は同化ホルモンと成長ホルモンの両方を刺激する可能性がある。
今回の研究では、WPHはBCAA（ロイシン、バリン、イソロイシン）、リジン、アルギニンを豊富に含んでいることが確認された。
また、β-ラクトグロブリンの３５番目のペプチドには、一定量のトリプトファンが含まれていることが確認された。

・培養実験では、腸内細菌はアミノ酸よりもペプチドを優先的に同化・発酵させることが判明し、これはエネルギー効率に関係していると思われる。

・WPHが乳児の腸内細菌叢に与える影響を評価する必要がある。
４種のプロバイオティクスから５株を用い、WPHが窒素源の３％または５％を占める状態で２４時間の分離培養を行った。
培養ビフィズス菌と比較して、プレバイオティクス効果は乳酸菌、特にラクトバチルス アシドフィルスNCFMの増殖に対してより顕著だった。
経口投与で腸まで届く安全なサプリメントとして知られるNCFMは、乳糖の消化を助け、免疫機能をサポートし、便の通過の遅さを緩和する可能性も示した。
NCFMとの組み合わせはWPHをより効果的に利用する方法となり得る。

結論
必須アミノ酸を強化したWPHは、ラクトバチルス アシドフィルスNCFMの増殖を有意に促進した。
これは、栄養補助食品としてのWPHのプレバイオティクス特性の可能性を示唆するものであった。
さらに、WPHの添加は、in vitro糞便発酵においてブランク群よりもpHの急激な低下とSCFAsの高い産生を誘導した。
また、微生物叢のファーミキューテス/バクテロイデスの比率が低く、宿主のエネルギーバランスと代謝が改善される可能性が示唆された。